第五章 经典力学的局限性与相对论初步（课件 学案 练习，3份打包） 教科版（2019）必修 第二册

1　经典力学的成就与局限性 2　相对论时空观简介 3　宇宙的起源和演化 ［学习目标］　1.了解经典力学在科学研究及生产技术中的广泛应用。2.知道经典力学的局限性和适用范围(重点)。3.知道狭义相对论中运动长度l和时钟及质量随速度的变化规律(重难点)。4.知道爱因斯坦质能方程，了解广义相对论(重点)。5.了解宇宙的起源和演化。 一、经典力学的成就与局限性 如图甲，质子束被加速到接近光速；如图乙，中子星是质量、密度非常大的星体。请思考： (1)经典力学适用于质子束的运动规律吗？ (2)经典力学适用于中子星的引力规律吗？ _____ 1.经典力学的成就 (1)牛顿在1687年出版的著作《　　　　　　　　》中建立了一个完整的力学理论体系。经典力学能够解释宏观世界中人们看到的各种运动。 (2)经典力学体系是时代的产物，是机械制造、土木建筑、交通运输以至航空航天技术的理论基础。 (3)经典力学的思想方法对艺术、政治、哲学等社会科学领域也有巨大影响。 2.经典力学的局限性及适用范围 (1)现代物理学已经揭示，超出　　　　的、日常生活经验的领域，经典力学常常就不适用了。 (2)牛顿的绝对时空观认为时间、空间与物质及其运动完全无关，时间与空间也完全无关，它割裂了时间、空间、物质及其运动之间的联系，不能解释高速运动领域的许多客观现象。 (3)经典力学认为，一切运动都是连续变化的，能量也是连续变化的，经典力学的运动观虽然给出了一幅机械运动的图景，却不能解释微观世界丰富多彩的现象。 (4)经典力学只适用于　　　　、　　　　、　　　　的范围，经典力学对v→c、受到很强的引力作用的物体或活动范围在10-10 m以内的微观粒子的运动，不再适用。 相对论和量子力学是不是否定了经典力学？ 说说你的看法。 _____ (1)相对论和量子力学的出现，说明经典力学已失去意义。 (　　) (2)原子中电子的运动能用经典力学进行解释。 (　　) (3)空气中灰尘的运动能用经典力学进行解释。 (　　) (4)牛顿力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动牛顿力学就无能为力了。 (　　) (5)洲际导弹的速度可达到6 000 m/s，在这种高速运动状态下，牛顿力学不适用。 (　　) (6)对于质子、电子的运动情况，牛顿力学同样适用。 (　　) 例1　(多选)关于经典力学，下列说法正确的是 (　　) A.经典力学是科学家通过探索身边的物体的运动而总结出的运动规律 B.经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此，任何情况下都适用 C.经典力学不适用于高速、微观领域，而自然界中又不存在惯性系，因此，它是完全错误的 D.经典力学是人类长期对自然运动规律探索的一个发展阶段，随着探索的深入，视野的开阔，必然存在不完善的方面 例2　(2023·四川省高一期末)关于经典力学的成就与局限性的有关说法不正确的是 (　　) A.经典力学又称牛顿力学 B.经典力学认为一切运动都是连续变化的 C.经典力学能解释微观世界丰富多彩的现象 D.经典力学只适用于宏观(线度>10-10 m)、低速(v c)、弱引力场(例如地球附近) 例3　牛顿力学规律有其局限性。物体以下列哪个速度运动时，牛顿力学规律不适用 (　　) A.2.5×10-5 m/s B.2.5×102 m/s C.3.5×103 m/s D.2.5×108 m/s 二、相对论时空观 地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s，在费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度，请思考： (1)在狭义相对论中，地球的公转速度属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速？ (2)在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗？有什么差别？ _____ 1.狭义相对论 (1)同时的相对性 相隔一定距离发生的两个事件 ... ...